• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.859-866
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• 2009

The article discusses an issue of estimating the airspeed of an autonomous flying vehicle. Airspeed is the difference between ground speed and wind speed. It is desirable to know any two among the three speeds for navigation, guidance and control of an autonomous vehicle. For example, ground speed and position are used to guide a vehicle to a target point and wind speed and airspeed are used to maximize flight performance such as a gliding range. However, the target vehicle has not an airspeed sensor but a ground speed sensor (GPS/INS). So airspeed or wind speed has to be estimated. Here, airspeed is to be estimated. A vehicle's dynamics and its dynamic parameters are used to estimate airspeed with attitude and angular speed measurements. Kalman filter is used for the estimation. There are also two major sources arousing a robust estimation problem; wind speed and altitude. Wind speed and direction depend on weather conditions. Altitude changes as a vehicle glides down to the ground. For one reference altitude, multiple model Kalman filters are pre-designed based on several reference airspeeds. We call this group of filters as a cluster. Filters of a cluster are activated simultaneously and probabilities are calculated for each filter. The probability indicates how much a filter matches with measurements. The final airspeed estimate is calculated by summing all estimates multiplied by probabilities. As a vehicle glides down to the ground, other clusters that have been designed based on other reference altitudes are activated. Some numerical simulations verify that the proposed method is effective to estimate airspeed.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권2호
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• pp.107-113
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• 2019

본 논문에서는 대기 속도 센서가 없는 항공기에서의 강인 필터 기반의 바람 추정 기법을 제안한다. 바람 속도(wind velocity)는 항공기의 유도 및 제어를 더욱 정밀하게 수행하기 위해 사용되는 정보이다. 일반적으로 바람 속도는, 대기 속도와 지면 속도의 차이를 계산하여 얻을 수 있다. 이때 대기 속도는 피토 튜브와 같은 항공기와 대기의 상대 속도를 측정하는 대기 속도 측정 센서에서 얻을 수 있고, 지면 속도는 항법 시스템으로부터 얻을 수 있다. 그러나 항공기의 구성을 간단하게하기 위하여 대기 속도 측정 센서를 장착하지 않는 경우, 바람 속도를 직접적으로 얻을 수 없기 때문에 필터를 이용한 바람 추정 기법이 필수이다. 이때 난류에 의해 항공기의 공력 계수가 변하게 되는데, 이는 바람 추정 필터의 시스템 모델의 불확실성을 유발하게 되고, 결국 바람 추정 성능이 저하된다. 따라서 본 연구에서는 공력계수 불확실성에 강인함을 확보하기 위해 $H{\infty}$ 필터를 적용한 바람 추정 기법을 제안하였다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법이 공력계수의 불확실성이 있는 상황에서 성능을 개선하는 것을 확인하였다.